JP7344026B2 - Scintillator plate, image acquisition device, and scintillator plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、シンチレータプレート、画像取得装置、及びシンチレータプレートの製造方法に関する。 One aspect of the present invention relates to a scintillator plate, an image acquisition device, and a method for manufacturing a scintillator plate.
特許文献1には、入射する放射線を、撮像素子が検出可能な波長領域の光画像に変換するシンチレータプレートが記載されている。シンチレータプレートは、基材と該基材に設けられるシンチレータとを含んで構成されている。
ここで、例えばシンチレータを比較的薄く(例えば20μmよりも薄く)設ける場合等において、基材の表面に凸凹があると、シンチレータの表面も当該凸凹に影響を受けてしまい、変換後の光画像の解像度が低くなることが問題となる。 Here, for example, when providing a relatively thin scintillator (for example, thinner than 20 μm), if the surface of the base material has unevenness, the surface of the scintillator will also be affected by the unevenness, and the converted optical image will be affected by the unevenness. The problem is that the resolution is low.
本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、画像の品質を向上させることができるシンチレータプレート、画像取得装置、及びシンチレータプレートの製造方法を提供することを目的とする。 One aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a scintillator plate, an image acquisition device, and a scintillator plate manufacturing method that can improve image quality.
本発明の一態様に係るシンチレータプレートは、X線を透過する基材と、基材の一面に設けられたシンチレータと、を備え、基材の一面は鏡面加工されている。 A scintillator plate according to one aspect of the present invention includes a base material that transmits X-rays and a scintillator provided on one surface of the base material, and one surface of the base material is mirror-finished.
このように、本発明の一態様に係るシンチレータプレートでは、シンチレータが設けられる基材の一面が鏡面加工されている。基材の一面が鏡面加工されて滑らかとなっていることによって、基材の一面に設けられたシンチレータの表面を滑らかにすることができ、シンチレータによる変換後の光画像の解像度を向上させることができる。以上のように、本発明の一態様に係るシンチレータプレートによれば、画像の品質を向上させることができる。 As described above, in the scintillator plate according to one aspect of the present invention, one surface of the base material on which the scintillator is provided is mirror-finished. By mirror-finishing one side of the base material to make it smooth, the surface of the scintillator provided on one side of the base material can be smoothed, and the resolution of the optical image after conversion by the scintillator can be improved. can. As described above, according to the scintillator plate according to one aspect of the present invention, image quality can be improved.
基材の一面の表面粗さRaは0.1以下であってもよい。これにより、基材の一面を適切に滑らかにすることができ、画像の品質を向上させることができる。 The surface roughness Ra of one side of the base material may be 0.1 or less. Thereby, one side of the base material can be appropriately smoothed, and the quality of the image can be improved.
シンチレータの厚みは、20μm以下であってもよい。例えば低エネルギー(例えば30KeV以下)のX線を対象として画像を取得する場合において、シンチレータの厚みが20μm以下程度に薄くされることにより、適切に画像を取得することができる。そして、シンチレータの厚みが薄くなった場合にはシンチレータの表面は基材の一面の凸凹の影響を受けやすくなるところ、上述したように基材の一面が鏡面加工されていることによって、シンチレータの厚みが薄い場合においても画像の品質を担保することができる。 The thickness of the scintillator may be 20 μm or less. For example, when acquiring an image using X-rays of low energy (for example, 30 KeV or less), the image can be appropriately acquired by reducing the thickness of the scintillator to about 20 μm or less. When the thickness of the scintillator becomes thinner, the surface of the scintillator becomes more susceptible to the effects of unevenness on one side of the base material.However, as mentioned above, one side of the base material is mirror-finished, so that the scintillator thickness can be reduced. The quality of the image can be ensured even when the image is thin.
シンチレータは、粉末状のシンチレータによって形成されていてもよい。これにより、例えばシンチレータの厚みを薄くする場合等においても適切にシンチレータを設けることができる。 The scintillator may be formed of a powdered scintillator. Thereby, the scintillator can be appropriately provided even when the thickness of the scintillator is to be reduced, for example.
基材は、ベリリウムを含んで構成されていてもよい。これにより、X線を好適に透過させながらシンチレータを保持することができる。 The base material may include beryllium. Thereby, the scintillator can be held while suitably transmitting X-rays.
本発明の一態様に係る画像取得装置は、上述したシンチレータプレートと、シンチレータプレートにおけるシンチレータが設けられた面側と光学的に結合された撮像部と、シンチレータプレートにおいて発生した蛍光を撮像部方向に反射する反射部と、を備える。上述したシンチレータプレートを有する画像取得装置によれば、撮像される画像の品質を向上させることができる。 An image acquisition device according to one aspect of the present invention includes the scintillator plate described above, an imaging section optically coupled to a surface side of the scintillator plate on which the scintillator is provided, and a fluorescence generated in the scintillator plate directed toward the imaging section. A reflective part that reflects the light. According to the image acquisition device having the scintillator plate described above, the quality of captured images can be improved.
本発明の一態様に係るシンチレータプレートの製造方法は、X線を透過する基材の一面を鏡面加工するステップと、鏡面加工するステップの後において、基材の一面にシンチレータを設けるステップと、を備える。このような製造方法によれば、基材における鏡面加工された面に適切にシンチレータを設けたシンチレータプレートを製造することができる。すなわち、画像の品質を向上させることができるシンチレータプレートを適切に製造することができる。 A method for manufacturing a scintillator plate according to one aspect of the present invention includes the steps of mirror-finishing one surface of a base material that transmits X-rays, and providing a scintillator on one surface of the base material after the mirror-finishing step. Be prepared. According to such a manufacturing method, it is possible to manufacture a scintillator plate in which a scintillator is appropriately provided on the mirror-finished surface of the base material. That is, a scintillator plate that can improve image quality can be appropriately manufactured.
鏡面加工するステップでは、基材の一面の表面粗さが0.1以下となるように鏡面加工を行ってもよい。 In the mirror finishing step, mirror finishing may be performed so that the surface roughness of one side of the base material is 0.1 or less.
シンチレータを設けるステップでは、シンチレータの厚みが20μm以下となるようにシンチレータを設けてもよい。 In the step of providing the scintillator, the scintillator may be provided so that the thickness of the scintillator is 20 μm or less.
シンチレータを設けるステップでは、粉末状のシンチレータを基材の一面に堆積させてもよい。 In the step of providing a scintillator, a powdered scintillator may be deposited on one side of the substrate.
本発明の一態様によれば、画像の品質を向上させることができる。 According to one aspect of the present invention, image quality can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明に係るシンチレータプレートの一実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部位の寸法比率は、必ずしも実際にものとは一致しない。 Hereinafter, one embodiment of the scintillator plate according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the description of the drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Furthermore, each drawing is created for the purpose of explanation, and is drawn so as to particularly emphasize the target portion of the explanation. Therefore, the dimensional ratio of each part in the drawings does not necessarily match the actual one.
図1は、本発明の一実施形態に係るシンチレータプレートの概略構成図である。シンチレータプレート1は、対象物を透過したX線等の放射線をシンチレーション光に変換する部材である。本実施形態では、シンチレータプレート1に照射される放射線がX線であるとして説明する。シンチレータプレート1は、基材2と、シンチレータ3とを備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram of a scintillator plate according to an embodiment of the present invention. The
基材2は、X線を透過する平面上の部材である。基材2は、その一面2aに設けられたシンチレータ3を支持している。基材2の厚みは、数十μm~5mm程度であり、例えば0.5mm程度である。基材2は、X線を透過すると共に、シンチレータ3によって生成されるシンチレーション光を遮光する性質を有する。基材2としては、例えばベリリウム板が使用されている。すなわち、基材2は、ベリリウムを含んで構成されている。基材2としては、例えば、カーボン板、FOP(Fiber Optic Plate)等のガラス製の板部材又はアルミニウム板が使用されてもよいし、チタン、金、銀、鉄等の金属板部材が使用されていてもよいし、プラスチック板等の樹脂製板部材が使用されてもよい。
The
基材2におけるシンチレータ3を支持する一面2aは、鏡面加工されている。すなわち、基材2の一面2aは、シンチレータ3が設けられる前において表面の凸凹が滑らかに(反射して物が写る鏡として機能する程度に滑らかに)なるように研削加工されている。基材2の一面2aの表面粗さRaは、例えば0.1以下とされている。
One
シンチレータ3は、基材2の一面2aに設けられている。シンチレータ3は、X線の入射に応じてシンチレーション光(蛍光)を生成する波長変換部材(蛍光体)である。シンチレータ3の材料及び厚みは、検出するX線のエネルギー帯によって選択されている。シンチレータ3の材料としては、例えばGd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等が用いられる。シンチレータ3の厚みは、数μm~数十μm程度であり、例えば20μm以下、或いは10μm以下である。本実施形態では、シンチレータ3は粉末状であり、基材2の一面2aに塗布されている。
The
図1に示されるように、基材2は、ホルダ101によって支持されている。また、シンチレータプレート1を用いて取得される画像の画質(解像度)を評価するための構成として、X線照射側には、ホルダ101に指示されるようにして解像力チャートが設けられている。
As shown in FIG. 1, the
次に、上述したシンチレータプレート1の製造工程(製造方法)について、図2を参照して説明する。図2は、図1に示されるシンチレータプレート1の製造工程(製造方法)を説明する図である。
Next, the manufacturing process (manufacturing method) of the
シンチレータプレート1の製造工程においては、最初に、図2(a)に示されるように、ベリリウム板等からなる基材2(X線を透過する基材)を用意する。図2(a)に示される基材2は、鏡面加工が施される前の基材である。
In the manufacturing process of the
つづいて、図2(b)に示されるように、基材2の一面2aを鏡面加工する(鏡面加工するステップ)。当該鏡面加工するステップでは、基材2の一面2aの表面粗さが0.1以下となるように鏡面加工を行う。基材2の一面2aの鏡面加工は、例えば基材2の一面2aの表面粗さRaを0.1以下程度とすることができる手法であればどのような方法によって行われてもよく、例えばベルト研磨、ペーパー研磨、又はバフ研磨等により行われる。なお、基材2の一面2aに対向する基材2の他方の面2bについては、鏡面加工されてもよいし、鏡面加工されなくてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 2(b), one
つづいて、図2(c)に示されるように、鏡面加工された基材2の一面2aにシンチレータ3が塗布される(シンチレータを設けるステップ)。当該シンチレータを設けるステップでは、例えばシンチレータ3の厚みが20μm以下となるようにシンチレータを設ける。また、当該シンチレータを設けるステップでは、例えば粉末状のシンチレータを基材2の一面2aに堆積させる。以上が、シンチレータプレート1の製造工程(製造方法)である。
Subsequently, as shown in FIG. 2(c), a
次に、本実施形態のシンチレータプレート1を使用して、半導体デバイス等の電子部品や食料品といった対象物のX線画像を取得するX線画像取得装置の構成について、図3を参照して説明する。図3は、図1に示されあるシンチレータプレート1を使用したX線画像取得装置10の概略構成図である。図3に示されるようなX線画像取得装置(間接型X線検出器)は、例えば放射光施設における各種実験に利用される。
Next, the configuration of an X-ray image acquisition apparatus that uses the
図3に示されるように、X線画像取得装置10は、シンチレータプレート1と、反射ミラー20(反射部)と、リレーレンズ30と、レンズアタッチメント40と、カメラ50(撮像部)と、を備えている。
As shown in FIG. 3, the X-ray
シンチレータプレート1は、上述したように、X線を透過する基材2と、X線の入射に応じてシンチレーション光を発生させるシンチレータ3と、を含んで構成されている。シンチレータプレート1では、白色X線等のX線を出射するX線源(不図示)から出射されて対象物(不図示)を透過したX線が基材2に入射し、基材2を透過したX線がシンチレータ3に入射して、シンチレータ3が当該X線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる。シンチレータ3が出射したシンチレーション光は、反射ミラー20に到達する。
As described above, the
反射ミラー20は、シンチレータプレート1において発生したシンチレーション光(蛍光)をカメラ50方向に反射するミラーである。反射ミラー20が反射したシンチレーション光は、リレーレンズ30に到達する。リレーレンズ30は、反射ミラー20の後段に設けられており、シンチレーション光を結像させるためのレンズである。リレーレンズ30を経たシンチレーション光は、レンズアタッチメント40に到達する。
The reflecting
レンズアタッチメント40は、カメラ50に取り付けられており、集光レンズを含んで構成されている。カメラ50は、シンチレータプレート1におけるシンチレータ3が設けられた面側と光学的に結合された撮像部である。カメラ50は、シンチレーション光を撮像する。カメラ50は、リレーレンズ30及びレンズアタッチメント40を経て結像された画像を検出することによって、シンチレーション光を撮像する。カメラ50は、撮像結果であるシンチレーション光画像を制御装置(不図示)に出力する。カメラ50は、例えばCCDやCMOS等のエリアイメージセンサである。また、カメラ50は、ラインセンサやTDI(Time Delay Integration)センサによって構成されていてもよい。カメラ50によって取得されたシンチレーション光画像は、制御装置(不図示)によって表示装置(不図示)に表示されてもよい。
The
次に、本実施形態の作用効果について、比較例と比較しながら説明する。 Next, the effects of this embodiment will be explained while comparing with a comparative example.
図4は、比較例に係るシンチレータプレートの概略構成図である。図5は、比較例に係るシンチレータプレートを使用した場合に取得されるX線画像を示す図である。図4に示されるシンチレータプレートは、基材2と、シンチレータ503と、ガラス部材500とを含んで構成されている。ガラス部材500は、例えば合成石英ガラス等である。図4に示される構成においては、シンチレータ503が、ガラス部材500に設けられている。このような構成では、基材2を透過したX線がシンチレータ503に入射し、シンチレータ3が当該X線の入射に応じてシンチレーション光を発生させ、該シンチレーション光がガラス部材500を透過して検出光学系(カメラ等)に検出される。ここで、検出光学系は、シンチレーション光をガラス部材500越しに観察することとなる。シンチレーション光の観察がガラス部材500越しに行われることによって、光学特性が劣化し、取得されるX線画像の画質(解像度)が低くなることが問題となる(図5参照)。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scintillator plate according to a comparative example. FIG. 5 is a diagram showing an X-ray image obtained when using a scintillator plate according to a comparative example. The scintillator plate shown in FIG. 4 includes a
そこで、本発明者らは、上述したようなガラス部材500を排除したシンチレータプレートを検討した。本発明者らは、上述したようなガラス部材500を用いずに、基材2に直接シンチレータ3を設ける(塗布する)構成によって、光学特性の劣化を抑え、X線画像の画質(解像度)を向上させることができることを見出した。
Therefore, the present inventors studied a scintillator plate that excludes the
しかしながら、上記検討の過程においては、単に基材2にシンチレータ3を塗布しただけでは、X線画像の画質の向上が十分に図られないことが明らかとなった。本発明者らは、基材2におけるシンチレータ3を塗布される面の粗さ(表面の凸凹)が、取得されるX線画像の画質に影響を与えていると考えた。すなわち、本発明者らは、基材2におけるシンチレータ3が塗布される面が凸凹である場合には、シンチレータ3の表面も当該凸凹に影響を受けてしまい、変換後の光画像の解像度が低くなると考えた。このような検討を踏まえて、本発明者らは、基材2におけるシンチレータ3が塗布される面が鏡面加工されたシンチレータプレート1を発明するに至った。
However, in the process of the above study, it became clear that simply applying the
本実施形態に係るシンチレータプレート1は、X線を透過する基材2と、基材2の一面2aに設けられたシンチレータ3と、を備え、基材2の一面2aは鏡面加工されている。
The
このように、本実施形態に係るシンチレータプレート1では、シンチレータ3が設けられる基材2の一面2aが鏡面加工されている。基材2の一面2aが鏡面加工されて滑らかとなっていることによって、基材2の一面2aに設けられたシンチレータ3の表面を滑らかにすることができ、シンチレータ3による変換後の光画像の解像度を向上させることができる。以上のように、本実施形態に係るシンチレータプレート1によれば、画像の品質を向上させることができる。
In this manner, in the
図7は、本実施形態に係るシンチレータプレート1を使用した場合のX線画像を示す図である。上述した比較例に係るX線画像(図5参照)と、本実施形態に係るX線画像(図7参照)とを比較すると、画質が向上していることが確認できる。
FIG. 7 is a diagram showing an X-ray image when using the
なお、例えば粗面加工された面にシンチレータ3を塗布することも考えられるが、この場合には、図6に示されるように、研磨痕(図6に示す斜線)が取得画像に現れてしまい、画質が劣化してしまう。このように、画質を向上させる点において、鏡面加工された一面2aにシンチレータ3が塗布されることが好ましい。
Note that, for example, it is possible to apply the
上述したシンチレータプレート1において、基材2の一面2aの表面粗さRaは0.1以下であってもよい。これにより、基材2の一面2aを適切に滑らかにすることができ、画像の品質を向上させることができる。
In the
上述したシンチレータプレート1において、シンチレータ3の厚みは、20μm以下であってもよい。例えば低エネルギー(例えば30KeV以下)のX線を対象として画像を取得する場合において、シンチレータ3の厚みが20μm以下程度に薄くされることにより、適切に画像を取得することができる。そして、シンチレータ3の厚みが薄くなった場合にはシンチレータ3の表面は基材2の一面2aの凸凹の影響を受けやすくなるところ、上述したように基材2の一面2aが鏡面加工されていることによって、シンチレータ3の厚みが薄い場合においても画像の品質を担保することができる。
In the
上述したシンチレータプレート1において、シンチレータ3は、粉末状のシンチレータによって形成されていてもよい。これにより、例えばシンチレータ3の厚みを薄くする場合等においても適切にシンチレータ3を設けることができる。
In the
上述したシンチレータプレート1において、基材2は、ベリリウムを含んで構成されていてもよい。基材2にベリリウムが含まれていることにより、X線を好適に透過させながらシンチレータ3を保持することができる。
In the
本実施形態に係るX線画像取得装置10は、上述したシンチレータプレート1と、シンチレータプレート1におけるシンチレータ3が設けられた面側と光学的に結合されたカメラ50と、シンチレータプレート1において発生したシンチレーション光をカメラ50方向に反射する反射ミラー20と、を備える。上述したシンチレータプレート1を有するX線画像取得装置によれば、撮像される画像の品質を向上させることができる。
The X-ray
本実施形態に係るシンチレータプレート1の製造方法は、X線を透過する基材2の一面2aを鏡面加工するステップ(図2(b)参照)と、鏡面加工するステップの後において、基材2の一面2aにシンチレータ3を設けるステップ(図2(c)参照)と、を備える。このような製造方法によれば、基材2における鏡面加工された面(一面2a)に適切にシンチレータ3を設けたシンチレータプレート1を製造することができる。すなわち、画像の品質を向上させることができるシンチレータプレート1を適切に製造することができる。
The method for manufacturing the
上述した製造方法において、鏡面加工するステップでは、基材2の一面2aの表面粗さが0.1以下となるように鏡面加工を行ってもよい。これにより、基材2の一面2aを適切に滑らかにすることができ、画像の品質を向上させることができる。
In the above-described manufacturing method, in the mirror finishing step, mirror finishing may be performed so that the surface roughness of one
上述した製造方法において、シンチレータを設けるステップでは、シンチレータ3の厚みが20μm以下となるようにシンチレータ3を設けてもよい。例えば低エネルギー(例えば30KeV以下)のX線を対象として画像を取得する場合において、シンチレータ3の厚みが20μm以下程度に薄くされることにより、適切に画像を取得することができる。そして、シンチレータ3の厚みが薄くなった場合にはシンチレータ3の表面は基材2の一面2aの凸凹の影響を受けやすくなるところ、上述したように基材2の一面2aが鏡面加工されていることによって、シンチレータ3の厚みが薄い場合においても画像の品質を担保することができる。
In the manufacturing method described above, in the step of providing the scintillator, the
上述した製造方法において、シンチレータを設けるステップでは、粉末状のシンチレータ3を基材2の一面2aに堆積させてもよい。これにより、例えばシンチレータ3の厚みを薄くする場合等においても適切にシンチレータ3を設けることができる。
In the above manufacturing method, in the step of providing a scintillator,
1…シンチレータプレート、2…基材、2a…一面、3…シンチレータ、10…X線画像取得装置(画像取得装置)、20…反射ミラー(反射部)、50…カメラ(撮像部)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基材の一面に設けられたシンチレータと、を備え、
前記基材の一面は研磨により鏡面加工されており、
前記シンチレータの厚みは、20μm以下であり、
前記シンチレータは、粉末状のシンチレータによって形成されている、シンチレータプレート。 a base material that transmits X-rays;
a scintillator provided on one surface of the base material,
One surface of the base material is mirror-finished by polishing ,
The scintillator has a thickness of 20 μm or less,
The scintillator is a scintillator plate formed of a powdered scintillator.
前記シンチレータプレートにおける前記シンチレータが設けられた面側と光学的に結合された撮像部と、
前記シンチレータプレートにおいて発生した蛍光を前記撮像部方向に反射する反射部と、を備える画像取得装置。 A scintillator plate according to any one of claims 1 to 3,
an imaging section optically coupled to a surface side of the scintillator plate on which the scintillator is provided;
An image acquisition device comprising: a reflection section that reflects fluorescence generated in the scintillator plate toward the imaging section.
前記鏡面加工するステップの後において、前記基材の一面にシンチレータを設けるステップと、を備え、
前記シンチレータの厚みは、20μm以下であり、
前記シンチレータは、粉末状のシンチレータによって形成されている、シンチレータプレートの製造方法。 a step of polishing one side of the base material that transmits X-rays to a mirror finish;
After the step of mirror-finishing, providing a scintillator on one surface of the base material,
The scintillator has a thickness of 20 μm or less,
The method for manufacturing a scintillator plate, wherein the scintillator is formed of a powdered scintillator.
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